IT201600122659A1

IT201600122659A1 - Sistema di raffreddamento per motori

Info

Publication number: IT201600122659A1
Application number: IT102016000122659A
Authority: IT
Inventors: Giacomo Freschi; Paolo Nesti; Matteo Puccioni
Original assignee: Piaggio & C Spa
Priority date: 2016-12-02
Filing date: 2016-12-02
Publication date: 2018-06-02
Also published as: TW201829215A; CN110431032A; JP7489778B2; JP2020513501A; EP3548324A1; ES2897984T3; EP3548324B1; WO2018100182A1; TWI742209B

Description

Sistema di raffreddamento per motori

Descrizione

La presente invenzione ha come oggetto un sistema di raffreddamento di un motore, come per esempio un motore raffreddato ad aria, per esempio di uno scooter, in cui una ventola di raffreddamento è comandata da un albero, messo in rotazione dall’albero motore o dall'albero motore stesso, e indirizza un flusso d’aria a lambire il blocco motore attraverso un condotto.

L'asse del motore a combustione interna è generalmente trasversale rispetto allo sviluppo longitudinale del motoveicolo ed è quindi orizzontale rispetto a un piano di marcia, nonché perpendicolare a un piano verticale che viene sostanzialmente definito dal piano di rotazione della ruota posteriore fissa, cioè non sterzante, quando il motoveicolo marcia secondo una linea dritta.

Convenientemente, la ventola che presiede al raffreddamento del motore può essere calettata direttamente a un’estremità dell’albero motore che la trascina in rotazione, o a un altro asse adiacente e parallelo all’albero motore, da esso azionato in rotazione.

Il posizionamento della griglia di protezione, attraverso la quale l’aria viene aspirata, fa sì che essa non sia investita frontalmente di aria ma tangenzialmente. L'aria necessaria al raffreddamento viene quindi aspirata dalla ventola il cui asse è in buona sostanza perpendicolare al flusso dell'aria derivante dal moto in avanti del motoveicolo.

Negli esempi noti, in cui la ventola non è azionata indipendentemente dalla rotazione dell’albero motore, per esempio mediante un motore elettrico di servizio, il regime di rotazione della ventola non dipende direttamente da esigenze di raffreddamento ma è determinato dal regime di rotazione del motore.

Tuttavia, risulta evidente che il motore potrebbe avere esigenze di raffreddamento che non dipendono dal regime di rotazione dell’albero motore, per esempio in una fase di partenza, o con un clima particolarmente freddo.

Ciononostante, questo non implica che la ventola smetta di girare: essa continua ad aspirare aria con una certa prevalenza dipendente dal regime di rotazione dell’albero motore e ciò rallenta l’aumento della temperatura nel motore, che così fatica a entrare a regime.

Questo comporta un funzionamento non corretto del motore, un maggiore consumo di energia per le maggiori inerzie e per il funzionamento della pompa dell’olio che lavora su un liquido meno fluido.

Il problema tecnico che è alla base della presente invenzione è di fornire un sistema di raffreddamento per motori che consenta di ovviare agli inconvenienti menzionati con riferimento alla tecnica nota.

Tale problema viene risolto da un sistema di raffreddamento come sopra specificato, in cui è prevista una paratia mobile tra una prima configurazione di partenza, in cui essa che ostruisce il condotto, e una seconda configurazione a regime, in cui il condotto è libero, attivata da mezzi di attivazione sensibili alla temperatura di un fluido interno al motore.

In una soluzione preferita, il fluido interno al motore è l’olio lubrificante circolante nel blocco motore, e i mezzi di attivazione comprendono un materiale termoespandibile che aumenta la propria volumetria all’aumentare della temperatura e agisce sulla paratia ruotandola. In particolare, questo materiale può essere preferibilmente una cera e l’attivazione avviene pertanto mediante un attuatore a cera.

Il principale vantaggio del sistema di raffreddamento secondo la presente invenzione risiede nell’impedire l’indesiderato raffreddamento del motore quando esso è ancora freddo, con una soluzione interamente meccanica che non altera la struttura della ventola e del motore.

La presente invenzione verrà qui di seguito descritta secondo un suo esempio di realizzazione preferita, fornito a scopo esemplificativo e non limitativo con riferimento ai disegni annessi in<cui:>

� le figure 1A e 1B mostrano viste parziali dirispettive sezioni longitudinali di un motore raffreddato ad aria e della sua ventola, che incorpora un sistema di raffreddamento secondo<l’invenzione;>

� le figure 2A e 2B mostrano viste parziali dirispettive sezioni longitudinali di un motore raffreddato ad aria e della sua ventola, che illustrano il funzionamento del sistema di<raffreddamento delle figure 1A e 1B;>

� la figura 3 mostra una vista prospetticadall’alto del sistema di raffreddamento delle figure precedenti, in parziale sezione; e

� la figura 4 mostra una vista prospettica di undettaglio del sistema di figura 3.

Con riferimento alle figure, un'unità di propulsione 1 è parzialmente rappresentata. Essa comprende un motore a combustione interna monocilindrico raffreddato ad aria, di cui è rappresentato il blocco motore dove è formato il cilindro, con una superficie esterna alettata.

L’unità di propulsione 1 comprende anche un albero motore 2 che trasmette il moto a organi di trasmissione non rappresentati. L’albero motore 2 si estende in direzione opposta agli organi di trasmissione, ed è connesso a un motore elettrico 3 comprendente rispettivi avvolgimenti statorici 4.

Si noti che l'albero motore 2 è trasversale rispetto allo sviluppo longitudinale del motoveicolo ed è quindi orizzontale rispetto a un piano di marcia, nonché perpendicolare a un piano verticale che viene sostanzialmente definito dal piano di rotazione della ruota posteriore fissa, cioè non sterzante, quando il motoveicolo marcia secondo una linea dritta.

Il motore 3 può essere un semplice generatore di corrente che provvede a fornire energia elettrica al motore a combustione e a eventuali servizi e/o ad alimentare una batteria.

Nel presente esempio, l’unità di propulsione 1 comprende un sistema di raffreddamento che presenta una ventola 5 di raffreddamento calettata direttamente sull'albero motore 2 che opera pertanto da albero di azionamento della ventola.

Si intende che la ventola potrebbe essere calettata su un albero di azionamento diverso dall’albero motore, eventualmente trascinato da esso per disassare la ventola rispetto all’albero motore.

La ventola 5 è contenuta in un involucro 6 che presenta una bocca di aspirazione 7 eventualmente fornita di una griglia di protezione. La ventola 5 è calettata su un’estremità dell’albero motore 2 mediante un semplice collegamento fisso. Essa pertanto ruota continuamente al regime dell’albero motore 2, e indirizza un flusso d’aria di raffreddamento attraverso un condotto 8 formato da un’estensione 9 dell’involucro 6, affinché il flusso d’aria lambisca la superficie alettata del blocco motore raffreddandolo.

Una paratia 10 è girevolmente fissata in prossimità della ventola 5, all’interno del condotto 8, a un asse 11 che opera da fulcro. Alle estremità dell’asse 11, sono previste rispettive molle precaricate: una prima molla 12 precaricata che tende a mantenere la paratia 10 in una configurazione di partenza in cui essa ostruisce il condotto 8 (figure 1B e 2B); e una seconda molla 13 precaricata che tende a mantenere la paratia 10 in una seconda configurazione a regime in cui il condotto 8 è libero (figure 1A e 2A).

Entrambe le molle sono di tipo elicoidale, avvolte intorno all’asse 11 della paratia 10, e trasmettono forze torcenti contrapposte sulla paratia 10. La forza esercitata dalla prima molla 12 sulla paratia 10 è superiore a quella esercitata dalla seconda molla 13.

Il sistema di raffreddamento qui descritto comprende mezzi di attivazione della paratia 10, che sono sensibili alla temperatura di un fluido circolante nell’unità di propulsione 1.

In questo esempio, il fluido è l’olio lubrificante circolante nel blocco motore, forzato in circolazione dalla pompa dell’olio dell’unità 1.

L’olio lambisce pertanto i suddetti mezzi di attivazione che, nel presente caso, sono costituiti da un attuatore a cera 14 che presenta al suo interno un serbatoio 15 colmo di materiale termo espandibile, preferibilmente una cera.

L’espansione di questo materiale determina la traslazione di un’asta di comando 17 che preme su detta seconda molla 13, accompagnandola nell’aprire la paratia 10, ovvero disporla sostanzialmente in orizzontale, in opposizione alla forza torcente della prima molla 12 (figura 1A), ovvero vincendo la differenza delle forze esercitate dalla prima molla 12 rispetto alla seconda.

La paratia 10 comprende un bordo di estremità prossimale 18, in prossimità dell’asse 11, e un bordo di estremità distale 19 più lontano.

Nella configurazione di partenza, il bordo distale 19 della paratia 10 si appoggia a una seconda battuta 21, la paratia 10 si trova così sollevata ostruendo il condotto dell’aria 8 (figura 1B).

Aumentando la temperatura, l’asta 17 si estende ruotando la seconda molla 13 e la paratia 10 verso detta configurazione a regime. Man mano che la temperatura dell’olio cresce, la paratia ruota gradualmente, per effetto della forza combinata delle due molle 12 e 13 e della pressione esercitata dall’asta 17, finché il bordo prossimale 18 si trova in appoggio con una prima battuta 20, spinto dalla prima molla 12. La prima battuta impedisce che la paratia 10 ruoti eccessivamente.

Con l’asta 17 che continua a estendersi, essa agisce solamente sulla seconda molla 13. In questo modo, la posizione della paratia 10, in relazione a una data temperatura, è sempre la stessa.

In questo modo, si ottiene una regolazione del flusso dell’aria che viene parzializzato quando il motore non è ancora al massimo della sua temperatura di esercizio.

Al cessare del funzionamento dell’unità di propulsione 1, il blocco motore si raffredda e la paratia torna nella sua posizione di partenza, ovvero alla prima configurazione.

Si intende comunque che i mezzi di attivazione possono assumere altre forme, per esempio essere basati su elementi rigidi termo-espandibili o altro ancora.

Al sopra descritto sistema di raffreddamento un tecnico del ramo, allo scopo di soddisfare ulteriori e contingenti esigenze, potrà apportare numerose ulteriori modifiche e varianti, tutte peraltro comprese nell'ambito di protezione della presente invenzione, quale definito dalle rivendicazioni allegate.

Claims

RIVENDICAZIONI 1. Sistema di raffreddamento di un motore a combustione interna (1) raffreddato ad aria, in cui una ventola (5) di raffreddamento è comandata da un albero messo in rotazione dall’albero motore (2) o dall'albero motore stesso (2), e indirizza un flusso d’aria a lambire un blocco motore attraverso un condotto (8), in cui è prevista una paratia (10) mobile tra una prima configurazione di partenza, in cui essa che ostruisce il condotto, e una seconda configurazione a regime, in cui il condotto (8) è libero, detta paratia essendo attivata da mezzi di attivazione sensibili alla temperatura di un fluido interno al motore.
2. Sistema di raffreddamento secondo la rivendicazione 1, in cui l’albero di azionamento coincide con l’albero motore (2) del motore da raffreddare.
3. Sistema di raffreddamento secondo la rivendicazione 1, in cui la ventola (5) è contenuta in un involucro (6) e il condotto (8) è formato da un’estensione (9) dell’involucro (6).
4. Sistema di raffreddamento secondo la rivendicazione 1, in cui la paratia (10) è girevolmente fissata in prossimità della ventola (5) a un asse (11) che opera da fulcro.
5. Sistema di raffreddamento secondo la rivendicazione 4, in cui alle estremità dell’asse (11) sono previste rispettive molle precaricate: una prima molla (12) precaricata che tende a mantenere la paratia (10) nella configurazione di partenza in cui essa ostruisce il condotto (8); e una seconda molla (13) precaricata che tende a mantenere la paratia (10) nella configurazione a regime in cui il condotto (8) è libero, la forza esercitata dalla prima molla (12) sulla paratia (10) essendo superiore a quella esercitata dalla seconda molla (13).
6. Sistema di raffreddamento secondo la rivendicazione 1, in cui i mezzi di attivazione della paratia (10), sono sensibili alla temperatura dell’olio lubrificante circolante nel blocco motore.
7. Sistema di raffreddamento secondo una qualunque delle rivendicazioni precedenti, in cui i mezzi di attivazione sono costituiti da un attuatore a cera (14) che presenta al suo interno un serbatoio (15) colmo di materiale termo espandibile, preferibilmente una cera, l’espansione di questo materiale determinando la traslazione di un’asta di comando (17).
8. Sistema di raffreddamento secondo le rivendicazioni 5 e 7, in cui l’asta di comando (17) preme su detta seconda molla (13), accompagnandola nell’aprire la paratia (10) in opposizione alla forza torcente della prima molla (12).
9. Sistema di raffreddamento secondo la rivendicazione 8, in cui la paratia (10) comprende un bordo di estremità prossimale (18), in prossimità dell’asse (11), e un bordo di estremità distale (19) più lontano, in modo tale che, in detta configurazione a regime, il bordo prossimale (18) si trova in appoggio con una prima battuta (20), spinto dalla seconda molla (13) cosicché, se l’asta (17) continua a estendersi, essa agisce solamente sulla seconda molla (13), e che, in detta configurazione di partenza, il bordo distale (19) della paratia (10) si appoggia a una seconda battuta (21) per effetto della prima molla (12).
10. Scooter che comprende un sistema di raffreddamento di una delle rivendicazioni precedenti.